Technologische opties bij direct digitaal bedrukken van vlakglas.
Glas: een oppervlak dat zich niet altijd even gemakkelijk laat decoreren…
Het meest gangbare vlakglas voor zowel indoor als outdoor architecturale toepassingen zoals deuren, vensters, trappen, balustrades, scheidingswanden, douchewanden en -schermen, achterwanden van keukens (zgn. “splash walls”), keukenbladen etc. is “floatglass”. Dit vlakglas wordt horizontaal vervaardigd volgens een door de firma Pilkington in de jaren vijftig van de vorige eeuw in Engeland ontwikkelde methode. Hierbij wordt een breed vloeibaar glaslint (typisch bestaande uit zand, kalk en soda) over een bad van vloeibaar tin gevoerd. Dit proces heeft tot gevolg dat dergelijk natronkalkvlakglas een tinzijde en een luchtzijde heeft, met verschillende fysicochemische eigenschappen. Men kan beide glaszijden op eenvoudige wijze van elkaar onderscheiden onder UV licht of met behulp van een druppeltest. De firma Bohle (D) biedt hiertoe ook een eenvoudig toestel aan onder de naam TinCheck. Door de betere spreidingskarakteristieken op de luchtzijde is deze ook is het meest geschikt voor de directe digitale decoratie (inkjet). Vlakglas voor architecturale toepassingen wordt omwille van veiligheidsoverwegingen ook veelal thermisch gehard of maakt deel uit van meerlagige laminaatconstructies, waarbij tussen diverse lagen glas bv. PVB-folies worden aangebracht. Hierbij wordt het vlakglas met de tinzijde naar de binnenkant van de laminaatconstructie gekeerd.
Beide zijden van natronkalkvlakglas worden gekenmerkt door een uiterst hydrofiel karakter en worden als een gevolg hiervan steeds bedekt door moleculair dunne laag water, een laag dat als het ware een buffer vormt tussen het glasoppervlak en haar omgeving. Deze laag trekt ook heel wat (organisch) omgevingsstof aan. Indien men dergelijk vlakglas met inkjet wenst te decoreren zal het in vele gevallen nodig zijn om de aanwezige waterlaag en omgevingsstof juist voorafgaande aan het decoratieproces te verwijderen.
Keramische decoratie van vlakglas
Bij het gebruik van anorganische of keramische inkjetinkten (met anorganische pigmenten) is een specifieke voorbehandeling van het glasoppervlak in principe niet vereist, behalve natuurlijk het verwijderen van de voor de beeldvorming storende stofdeeltjes (wassen met gedemineraliseerd water, evt. gevolgd door een extra reinigingsstap). In dit geval wordt na opdracht en droging van het decoratieve beeld het glas onderworpen aan zeer hoge temperaturen (zogenaamd “firing” van het glas bij ca. 650 – 700 °C gedurende meerdere minuten), waarbij de vloeibare inktdrager verwijderd wordt en de aanwezige glasdeeltjes (“glass frits”) én anorganische pigmentdeeltjes als het ware in het glasoppervlak ingesmolten worden. Het resulterende decoratieve glas wordt gekenmerkt door een extreem hoog mechanisch en chemische weerstand, waardoor dit type gedecoreerd glas veelal voor outdoor toepassingen wordt aangewend. Anderzijds is het dus wel zo dat dit productieproces zeer energie-intensief is, waarbij het bereikbare kleurengamma enigszins beperkt is omwille van de gebruikte pigmenten. Ook het feit dat heel wat anorganische pigmenten zware metalen (vooral cadmium en lood) bevatten wordt soms vermeld als één van de drijfveren om over te schakelen naar de organische decoratie van vlakglas (zie verder). Echter, het is ook duidelijk dat vandaag heel wat nieuwe keramische pigmenten op de markt komen die geen zware metalen meer bevatten.
De meest gekende systeemaanbieders zijn Dip-Tech (Israel, in 2017 overgenomen door pigment- en inktproducent Ferro (USA), dat op zijn beurt sinds vorig jaar (2022) deel uitmaakt van de Vibrantz Technologies group (USA)) en TecGlass (Spanje, sinds 2016 deel van de Fenzi Group (Italië)). Op de systemen van beide leveranciers zijn tot 12 verschillende inktkanalen beschikbaar.
Beide leveranciersbieden ook een aantal “speciality inks” aan voor bijzondere toepassingen, zoals deze die toelaten om “sandblasted” en “etched” glas te imiteren, en inkten met een hoge slipresistentie, bv. voor de decoratie van glasvloeren en -trappen.
Fig.4: TecGlass’ Vitro-Jet I single of multi-pass printing system.
Een zeer bekende en haast iconische realisatie van Dip-Tech is de “hoeve” in Schijndel (Nederland), waarbij met glasdecoratie een indrukwekkende illusie van een stenen hoeve wordt gewekt.
Een sterk opkomende speler is deze markt is Keraglass (Italië en onderdeel van de Voilàp Group (Italië)), dat diverse totaalsystemen (incl. wassen, reinigen en pre-heaten) aanbiedt voor de decoratie van vlakglas. Het assortiment omvat vivida voor multi-pass printing van vlakglas en dinamica, dat zowel single-pass als multi-pass inkjet printing toelaat. In de single-pass mode kan het dinamica systeem aangewend worden voor de zogenaamde “hybride” decoratie van vlakglas (zeefdruk + inkjet printing).
Tot slot dient in deze categorie ook Cefla (Italië) met zijn J-Print systeemen Rollmac (Italië)met zijn Glassprint One systeem(dat in samenwerking met inktproducent Torrecid (Spanje) werd ontwikkeld) vermeld te worden.
Organische (UV-drogende) decoratie van vlakglas
Bij het gebruik van organische (in feite UV-drogende) inkten is het in de regel steeds vereist om vooraf de dunne waterlaag alsmede het aanwezige stof van het glasoppervlak te verwijderen. Dit kan gebeuren via de reiniging van het glasoppervlak met bv. isopropanol (IPA), gevolgd een coating of spraying stap met een solvent-gebaseerde adhesiepromotor of primer fluid. Deze bevat typisch een silaan verbinding die aan het glasoppervlak hecht en dit daarnaast ook een acrylaatgroep bevat, waarmee de UV-hardende verbindingen in de inkt een chemische binding kunnen vormen bij blootstelling aan UV-licht. Een populaire verbinding is 3-(trimethoxysilyl) propyl acrylate. Dergelijke primer fluids worden door heel wat wide-format UV printing systeemspelers aangeboden vandaag, waaronder EFI Vutek (USA), Durst (Italië)/Vanguard (USA), Canon (Japan) en Agfa (België). De Natron G1 Glass Primer van Boston Industrial Solutions (USA) en de Iris Glass Primer van Stefan Fiedler Imaging (Oostenrijk) zijn zeer populaire “third party” glass primers in Noord-Amerika en Europa, die ook aanbevolen worden door diverse systeemspelers, zoals Mimaki (Japan) in Europa. InkCups (USA) biedt onder de naam MagiCoat een alternatieve 2-part primer aan voor de organische decoratie van glazen voorwerpen (“glassware”), die mogelijkerwijze eveneens bruikbaar is voor vlakglas.
Voor een nog betere hechting van de inkten aan het glasoppervlak kan men het glasoppervlak desgevallend ook bevlammen (“flaming”), waarbij een organische silaan verbinding in de vlam wordt gebruikt. Het as van verbinding zet zich af als een amorfe silicaat houdende substantie aan het glasoppervlak (laag van 20-40 nm), waardoor de oppervlakte energie van het vlakglas toeneemt. In de glasindustrie is met name het pyrosil proces welbekend (uitgevonden door Sura Instruments (Duitsland)), maar ook gelijkaardige, afgeleide processen (bv. Uvitro van de firma Isimat (Frankrijk)) kunnen aangewend worden.
Bij de digitale bedrukking (“glassware”) zijn ook ander voorbehandelingsmethoden gekend zoals plasma (bv. van de firma Plasmatreat (D)) en corona, maar algemeen wordt aangenomen dat ze te traag zijn voor het voorbehandelen van de grote vlakke oppervlakken die meestal dienen bedrukt te worden in het kader van architecturale toepassingen.
De business unit Virtu van Polytype-Wifag Group (Zwitserland, activiteiten gestopt begin 2013) heeft zich rond het begin van vorige decade werkelijk geworpen op de markt van de organische decoratie van vlakglas als aanbieder van totaalsystemen, incl. deelsystemen voor het vlammen en primen van vlakglas. Het wendde hiertoe de Virtu RS (very) wide format printing druksystemen aan, die het in november 2018 verworven had van de firma Spühl/Leggett & Platt (D-USA). Na enkele jaren bleek de gehele opzet niet rendabel te zijn.
Nieuwste ontwikkelingen
Zeer recentelijk werd door SwissQPrint (Zwitserland) aangekondigd dat het een “glass printing option” zal aanbieden op zijn multi-pass vlakbed druksystemen. Hierbij zou naar verluidt het vlakglas niet langer vooraf behandeld moeten worden met een primer. De hiertoe aangewende GX inkten zouden in staat zijn om direct te hechten aan het glasoppervlak. Als dit klopt, zou dit een belangrijke doorbraak kunnen betekenen op het vlak van organische decoratie van vlakglas.
Voorts zijn dezer dagen ook een beperkt aantal jettable glass primers beschikbaar voor de organische decoratie van glas, primers die aldus toelaten in principe om de nodige voorbehandeling deel te laten uitmaken van het ganse digitale glasdecoratiesysteem. Natron JP254 Primer van Boston Industrial Solutions (USA) is een dergelijk product, dat evenwel enkel compatibel is met Ricoh’s Gen 4 en Gen 5 inkjetkoppen. Voor de digitale bedrukking van glazen voorwerpen (“glassware”) werden op de GlassPrint 2019 conferentie eveneens een aantal digitale primers aangekondigd door inktspelers zoals Mankiewicz (D) en Marabu (D) (P5 primer). Het is niet duidelijk of deze ook geschikt zijn voor het bedrukken van vlakglas en het is zeker hier nog wachten op een effectieve implementatie van dergelijke digitale primers in de wide-format UV printing systemen van de belangrijkste spelers.
De firma LKPF Laser & Electronics (Duitsland) heeft bekendgemaakt dat zij met haar gepatenteerde “laser transfer printing (LFP)” technologie in de toekomst ook vlakglas zal kunnen voorzien van decoratieve motieven. Bij deze technologische benadering worden keramische pigmenten met laserexcitatie contactloos getransfereerd vanop een donorlint naar het vlakglas. LKPF’s NovaPrint systeem is weliswaar vandaag enkel nog maar geschikt voor het aanbrengen van de typische zwarte randen op autoruiten (automotive glass), maar één en ander zou dus spoedig kunnen veranderen…
